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哈氏合金|Hastelloy

哈氏合金是一種鎳基耐腐蝕合金,主要分成鎳-鉻合金與鎳鉻鉬合金兩大類。哈氏合金具有良好的抗腐蝕性和熱穩定性,多用于航空事業,化學領域等。哈氏合金(Hastelloy alloy)就是美國哈氏合金國際公司所生產的鎳基耐蝕合金的商業牌號的統稱。

產品分類 / 用途

00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金與前述鎳鉬耐蝕合金不同,是一種有優良耐蝕性且高溫高強度、低熱膨脹的沉淀硬化型耐蝕、耐熱合金。


  此合金在時效態(這是與固溶態使用的前述各種鎳鉬合金,包括成分相近的Hastelloy B10合金最主要的差別)其室溫到650℃的強度約為固溶態 Hastelloy B和 Hastelloy C-276的2~3倍。在H2SO4、HCl、HF、H3PO4等酸中以及氟化物熔鹽中均具有良好耐蝕性。


一、化學成分和組織特點


(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 合金的化學成分見表3-4-49。從化學成分中可看出,此合金與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6 (Hastelloy B10)合金相較除鎳、鉬、鉻近似外,不僅含鐵量低而且還含有鈷等元素。


                                                                    (00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)、Haynes 242 化學成分
            合金名稱   Ni   Mo   Cr   Fe   Co Mn  Si  Al   C   B  Cu
(00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2)
  Haynes 242 
  6524~287.0~9.0≤2.00≤2.5≤0.8≤0.8≤0.5≤0.03≤0.006≤0.5



  此合金固溶態與鎳鉬型耐蝕合金相同,但時效后會有Ni2(Mo,Cr)型金屬間相在基體上沉淀。由于此金屬間相非常細小,只有用電子顯微鏡才能觀察到(見圖3-4-41中黑色突出的質點),此相是此合金的強化相。


圖 4-41.jpg


二、耐腐蝕性能


  1. 在酸溶液中


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在各種酸溶液中的試驗結果見表3-4-50和表3-4-51 以及圖3-4-42和圖 3-4-43。


表 4-50.jpg

表 4-51.jpg


  2. 在高溫氟化氫氣和氯化物熔鹽中的耐蝕性


  由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的高鉬量并含有8%Cr,因而在高溫HF氣中和高溫氟化物熔鹽(KCl-KF-NaF)中的耐蝕性較其他一些耐蝕合金為優。在10℃,70%HF 氣中試驗136h后的結果見表3-4-52??梢钥闯?,0Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的耐蝕性優于含~15%Cr的簡單的鎳鉻耐蝕合金Inconel 600 (0Cr15Ni75Fe),也優于高鉻量而鉬量較低的鎳鉻鉬型合金 Inconel 625和 Hastelloy C-22。


表 4-52.jpg


  3. 高溫抗氮化性


  表3-4-53列出了在980℃(流動的氨中)試驗168小時后的合金的表面氮化情況??梢钥闯?,在所試驗的合金中,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的抗氮化性是最好的,這主要是由于242合金中的鎳基和低鉻量。


表 4-53.jpg


  4. 高溫抗氧化性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金在≤815℃下具有良好的抗氧化性,因此在連續或斷續工作條件下不需要采取任何表面防護措施。


  采用圖3-4-44 的金相法來評定的高溫抗氧化性并得到表3-4-54 的結果??梢钥闯?,在所試驗條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的抗氧化性要遠比 Hastelloy B合金為優,顯然這主要是與242合金含有8%Cr且鉬量較低有關。


圖 4-44.jpg


表 4-54.jpg



三、力學性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的棒材(和環件)、熱軋板、冷軋板材固溶+650℃時效48小時的拉伸性能見表3-4-55~表3-4-57。表3-4-58則系此合金冷軋板固溶態、固溶十冷加工、固溶十冷加工十時效態的拉伸性能。而圖3-4-45 則系此合金的瞬時高溫強度與 Hastelloy B和 Hastelloy C-2000 合金的對比試驗結果。


表 4-55.jpg


表 4-58.jpg


  表3-4-59指出了00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金經650℃長期加熱后的抗拉性能和沖擊性能,可以看出,隨650℃加熱時間的增長,合金的強度提高,塑性有所降低,而韌性下降最為明顯,經650℃ 8000h加熱后,韌性的損失達60%。


表 4-59.jpg


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的高溫持久性能見圖3-4-46??梢钥闯?,在所試驗的條件下,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金的高溫持久強度低于高溫(熱強)合金Inconel 718 (0Cr20Ni53Mo3Nb5AlTi),但高于所試驗的 Hastelloy B等合金。




  研究表明,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金時效態的強度約為固溶態的兩倍,按此時效態的高溫強度性能此合金可用到≤705℃。


四、冷加工和成型性


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金固溶態與 Hastelloy B10相似,具有良好的冷、熱加工和成型性。熱加工溫度可在980~1230℃間的較高溫度下進行。但若為了獲得細晶粒結構,熱加工終止溫度可在熱加工溫度范圍內的下限溫度進行。由于此合金固溶態也具有良好的冷塑性,故也極易冷加工。但無論是熱加工還是冷加工材,在時效前均需先進行固溶處理。


五、熱處理工藝


  除有特殊要求外,00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金均需進行最終熱處理。熱處理工藝為925~1120℃加熱保溫后空冷或水冷(高截面尺寸者)。此合金固溶處理后的時效溫度為650℃x24~48小時保溫后空冷。


六、焊接性能


  00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金具有良好的焊接性能,合金在固溶狀態下可采用GTAW和GMAW工藝進行焊接,建議采用化學成分匹配的焊絲。由于埋弧焊和氧(乙)炔焊熱輸入高,不推薦用于焊接此合金。焊接時層間溫度要≤95℃.由于00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2合金一般系在固溶十時效態使用,建議焊后時效前要進行固溶處理,以獲得良好的焊接接頭和母材整體的性能。


七、物理性能


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 合金的物理性能見表 3-4-60。


表 4-60.jpg


八、應用


 00Mo26Ni60Cr8Fe2Co2 (Haynes 242)合金作為高溫(耐熱)合金使用經固溶+時效處理后可用于航空和航天工業中,若作為耐蝕合金使用則為固溶處理態,其用途基本上與前述00Mo24Ni60Cr8Fe6(Hastelloy B10)合金相似,可用于耐氫氟酸和耐氟化物熔鹽的環境中。由于此合金具有的高強度,已用于既耐氟化物腐蝕又要求高強度的構件,效果良好。



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